DE10138070C2 - Piston compressor with a flow of cooling air - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor mit einer Antriebseinheit zur Erzeu gung einer Drehbewegung, welcher eine Verdichtereinheit zur Erzeugung von Druckluft nachgeschaltet ist, die ein Kurbelgehäuse umfasst, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der mindestens ein Pleuel angebracht ist, das mit einem zu geordneten Kolben in Verbindung steht, um die antriebsseitige Drehbewegung in eine lineare Bewegung des Kolbens umzuwandeln, der zum Komprimieren von Luft innerhalb eines zugeordneten Zylinders untergebracht ist.The invention relates to a piston compressor with a drive unit for generating supply a rotary movement, which a compressor unit for generating Compressed air is connected, which comprises a crankcase in which a crankshaft is rotatably mounted, on which at least one connecting rod is attached, the one with Ordered piston is connected to the drive-side rotary movement in convert a linear movement of the piston to compress air is housed within an associated cylinder.
Ein derartiger Kolbenkompressor kommt beispielsweise innerhalb eines Druckluft- Beschaffungssystems eines Nutzfahrzeugs oder eines Schienenfahrzeuges zum Einsatz. Im Falle des Einsatzes im Nutzfahrzeug wird im zunehmenden Maße die durch den Kolbenkompressor erzeugte Druckluft neben dem Betrieb der Bremsanla ge auch zum Betrieb einer Luftfederungsanlage genutzt. Die Luftfederungsanlage umfasst einzelne Luftfedern, welche über eine Druckluftbeaufschlagung hinsichtlich ihrer Federcharakteristik einstellbar sind, um eine verstellbare Fahrzeugfederung zu realisieren. Wegen des damit einhergehenden hohen Druckluftbedarfs kommen hier meist mehrstufige Kolbenkompressoren zum Einsatz. Durch einen mehrstufigen Kol benkompressor sind innerhalb kurzer Zeitintervalle hohe Drücke erzeugbar, um hohe Verstellgeschwindigkeiten der Luftfedern herbeiführen zu können. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf einstufige Kolbenkompressoren anwendbar.Such a piston compressor comes, for example, within a compressed air Procurement system of a commercial vehicle or a rail vehicle for Commitment. In the case of use in commercial vehicles, the Compressed air generated by the piston compressor in addition to operating the brake system ge also used to operate an air suspension system. The air suspension system includes individual air springs, which apply compressed air their spring characteristics are adjustable to an adjustable vehicle suspension realize. Because of the associated high compressed air requirements come here mostly multi-stage piston compressors are used. Through a multi-level col The high pressure can be generated within a short time interval To be able to bring about adjustment speeds of the air springs. The present However, the invention is also applicable to single-stage piston compressors.
Ein gattungsgemäßer Kolbenkompressor ist aus dem "Lexikon Maschinenbau" (VDI- Verlag GmbH, Düsseldorf, 1995, Seite 620, Bild 1) bekannt. Der hier einstufige Kol benkompressor für ein Druckluftbeschaffungssystem eines Nutzfahrzeuges wird über eine drehbar im Kurbelgehäuse angeordnete Kurbelwelle angetrieben. Auf der Kur belwelle ist ein Pleuel drehend gelagert, welches eine Verbindung mit einem Kolben herstellt, der hin- und herbewegbar innerhalb eines zugeordneten Zylinders unterge bracht ist und über einen Eingang gefilterte Luft aus der Atmosphäre ansaugt, um diese innerhalb des Zylinders durch Einwirkung des Kolbens zu verdichten und schließlich über einen Ausgang dem Druckluftsystem des Nutzfahrzeuges zur Verfü gung stellt. Zur Steuerung des Eingangs sowie des Ausgangs sind stirnseitig am Zy linder entsprechende Rückschlagventilanordnungen vorgesehen, die selbsttätig wir ken. Dieser einstufige Kolbenkompressor ist jedoch nur zur Erzeugung relativ kleiner Drücke geeignet.A generic piston compressor is known from the "Lexikon Maschinenbau" (VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1995, page 620, picture 1). The single-stage piston compressor for a compressed air supply system for a commercial vehicle is driven by a crankshaft that is rotatably arranged in the crankcase. On the cure belwelle a connecting rod is rotatably mounted, which establishes a connection with a piston which can be moved back and forth within an assigned cylinder and sucks filtered air from the atmosphere via an inlet to the inside of the cylinder by the action of the piston to compress and finally provides the compressed air system of the commercial vehicle via an outlet. To control the input and the output, corresponding check valve arrangements are provided on the front side of the cylinder, which automatically act. However, this single-stage piston compressor is only suitable for generating relatively low pressures.
Ein gattungsgemäßer Kolbenkompressor ist aus AT-PS 157 808 bekannt.A generic piston compressor is known from AT-PS 157 808.
Aus der EP 1 028 254 A2 ist ein weiterer Kolbenkompressor bekannt, der aufgrund eines zweistufigen Verdichterprinzips demgegenüber in der Lage ist, höhere Drücke mit einem größeren Fördervolumen zu erzeugen. Zu diesem Zwecke umfasst die Verdichtereinheit hier eine Niederdruckstufe sowie eine Hochdruckstufe. Die Nieder druckstufe weist einen relativ großflächigen Kolben auf, der durch einen am korres pondierenden Zylinder angeordneten Eingang hindurch gefilterte Luft von der Atmo sphäre ansaugt und über einen Ausgang nach dem Verdichten in die nachgeschal tete Hochdruckstufe überführt. Da der Kolben der Hochdruckstufe mit einem geringe ren Durchmesser ausgebildet ist als der Kolben der Niederdruckstufe, kann die vor verdichtete Druckluft mit gleicher Antriebskraft zu einem höheren Druckwert nach komprimiert werden. Die so erzeugte hochkomprimierte Druckluft steht über einen Ausgang des Zylinders der Hochdruckstufe zur weiteren Verfügung. Um das Über strömen der vorkomprimierten Druckluft von der Niederdruckstufe auf die Hoch druckstufe zu ermöglichen, arbeiten die beiden Kolben hier im Gegentaktprinzip. Die jeweils an der Stirnseite der beiden Zylinder platzierten Rückschlagventile steuern den Druckluftfluss.Another piston compressor is known from EP 1 028 254 A2 a two-stage compressor principle, on the other hand, is able to withstand higher pressures generate with a larger volume. For this purpose, the Compressor unit here a low pressure stage and a high pressure stage. The Nieder Pressure stage has a relatively large-area piston, which by a corres ponding cylinder arranged through filtered air from the atmosphere sphere sucks in and via an outlet after compression into the reshaped transferred high pressure stage. Because the piston of the high pressure stage with a low Ren diameter is designed as the piston of the low pressure stage, the front compressed compressed air with the same driving force to a higher pressure value be compressed. The highly compressed compressed air generated in this way is above you Output of the cylinder of the high pressure stage available for further use. To the over the compressed air flows from the low pressure stage to the high To enable the pressure stage, the two pistons work here in the push-pull principle. The Control the check valves placed on the front of the two cylinders the compressed air flow.
Bei den Kolbenkompressoren der vorstehend vorgestellten Art findet aufgrund der Kompressionsarbeit eine hohe Wärmeentwicklung, insbesondere im Bereich des Zy linders, statt. Eine Kühlung erfolgt gewöhnlich im einfachsten Falle durch die Umge bungsluft, welche jedoch bei stehendem Fahrzeug nur eine sehr begrenzte Wärme abführung gewährleisten kann. Im Stand der Technik allgemein bekannte Flüssig keitskühlungen für einen Kolbenverdichter sind demgegenüber jedoch sehr aufwen dig in der Realisierung und Wartung. Bei den hier angestrebten höheren Drücken, also insbesondere bei mehrstufigen Kolbenkompressoren, tritt dieses Problem in verstärkter Form auf. Die dabei entstehenden hohen Verdichtungsendtemperaturen der Druckluft führen auch zu einer ungünstig hohen Wasseraufnahmefähigkeit, die die nachfolgende Trocknung deutlich erschwert. Eine hohe Wärmeentwicklung be dingt weiterhin auch den Einsatz von entsprechend hitzebeständigen Werkstoffen. Im Zuge eines zunehmenden Leichtbautrends sollen jedoch die bestehenden hitzebe ständigen, metallischen Werkstoffe durch leichtere Kunststoffe ersetzt werden, wel che aufgrund der geringeren spezifischen Wärmeleitfähigkeit andererseits jedoch nicht zur Kühlung im Sinne einer Wärmeableitung beitragen können.In the piston compressors of the type presented above takes place due to the Compression work a high heat development, especially in the area of the Zy linders instead. In the simplest case, cooling is usually done by the reverse exercise air, which only has a very limited heat when the vehicle is stationary can ensure removal. Liquid well known in the art Speed cooling for a piston compressor, however, is very expensive dig in implementation and maintenance. With the higher pressures sought here, this problem occurs in particular in the case of multi-stage piston compressors reinforced form. The resulting high compression temperatures the compressed air also lead to an unfavorably high water absorption capacity the subsequent drying is significantly more difficult. A high heat development be still requires the use of corresponding heat-resistant materials. in the Due to an increasing trend towards lightweight construction, however, the existing heat permanent, metallic materials are replaced by lighter plastics, wel che on the other hand due to the lower specific thermal conductivity cannot contribute to cooling in the sense of heat dissipation.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Kol benkompressor dahingehend weiter zu verbessern, dass eine Drucklufterzeugung mit niedriger Verdichtungesendtemperatur möglich ist.It is therefore the object of the present invention, a generic Kol benkompressor to further improve that a compressed air generation with a low compression end temperature is possible.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Kolbenkompressor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin dung wieder.The task is based on a piston compressor according to the generic term of claim 1 in connection with its characterizing features. The The following dependent claims provide advantageous further developments of the Erfin again.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zur Verbesserung der Kühlung des Kolbenkompressors ein einlassseitiges Ventil vorgesehen ist, welches bei einem durch die Bewegung des Kolbens erzeugten Unterdruck im Kurbelgehäuse in seine Offenstellung gelangt, um Kühlluft anzusaugen, wobei mindestens ein zweites, beabstandet hiervon angeordnetes auslassseitiges Ventil vorgesehen ist, welches bei einem durch die Bewegung des Kolbens erzeugten Überdruck im Kurbelgehäuse in seine Offenstellung gelangt, um verbrauchte Kühlluft auszustoßen, so dass infolge des Bewegungszyklus des mindestens einen Kolbens ein interner Kühlluftstrom er zeugbar ist.The invention includes the technical teaching that to improve cooling the piston compressor, an inlet-side valve is provided, which at a created by the movement of the piston vacuum in its crankcase Open position arrives to suck in cooling air, at least a second, spaced therefrom is provided outlet valve, which at an excess pressure in the crankcase caused by the movement of the piston reaches its open position to expel used cooling air, so that as a result an internal cooling air flow of the movement cycle of the at least one piston is witnessable.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kühlung liegt darin, dass der hierfür erforderliche zusätzliche Leistungsbedarf relativ gering ist, weil die zur Kühlung angesaugte Luft nicht verdichtet, sondern lediglich gegen einen geringen Widerstand des einlassseiti gen sowie auslassseitigen Ventils gefördert werden muß. Bei üblichen Verdichter auslegungen stehen zwischen 50% und 75% der Verdichterieerlaufförderung zu sätzlich der Kühlung zur Verfügung. Durch die Erfindung wird die nicht für die Kom pression genutzte Fläche des Kolbens durch die zusätzlich eingebrachten Ventile zur Innenkühlung - insbesondere des Zylinderbereichs - genutzt, indem die bei der Auf wärtsbewegung des Kolbens auf der Rückseite angesaugte Luft bei der Abwärtsbe wegung an den zu kühlenden Bereichen der Verdichtereinheit vorbei und in die Um gebung abgeleitet wird. Unter Berücksichtigung der Forderung nach hohen Enddrü cken bei gleichzeitig guter Förderleistung und geringem konstruktiven Aufwand ist das zweistufige Verdichterprinzip besonders geeignet, weil hierbei außerdem eine Zwischenkühlung der durch die Niederdruckstufe vorkomprimierten Luft möglich ist. Durch das verbesserte Kühlungsergebnis ist die Verwendung von Kunststoff im Be reich der Verdichtereinheit möglich, da durch die erfindungsgemäße Lösung die Kühlung infolge der Wirkung des internen Kühlluftstroms erfolgt, und nicht eine Wär meableitung nach außen durch Bauteile aus einem Metall erforderlich ist, was dem Leichtbautrend sehr entgegenkommt.The advantage of the cooling according to the invention is that it is necessary for this additional power requirement is relatively low because the air sucked in for cooling not compressed, but only against a slight resistance on the inlet side gene and outlet valve must be promoted. With usual compressors designs are entitled to between 50% and 75% of the compressor run funding also available for cooling. The invention is not for the Kom pression used area of the piston by the additionally introduced valves for Internal cooling - especially the cylinder area - used by the on the upward movement of the piston on the back of the air sucked in when descending movement past the areas of the compressor unit to be cooled and into the area is derived. Taking into account the demand for high end pressure is at the same time with good conveying capacity and low design effort the two-stage compressor principle is particularly suitable because it also has one Intercooling of the air pre-compressed by the low pressure stage is possible. Due to the improved cooling result, the use of plastic in the Be range of the compressor unit possible because the solution according to the invention Cooling takes place due to the effect of the internal cooling air flow, and not a heat Dissipation to the outside through components made of a metal is required, which the Lightweight trend is very accommodating.
Als einlassseitiges Ventil sowie als auslassseitiges Ventil kommt vorzugsweise ein federbelastetes Rückschlagventil zur Anwendung, welches entsprechend der ge wünschten Durchlassrichtung verbaut wird. Ein solches Rückschlagventil weist einen besonders einfachen Aufbau auf und erfüllt seine Funktion zur Steuerung des Kühl luftstromes selbsttätig ohne eine weitere Ansteuerung, allein aufgrund der gehäuse internen Druckschwankungen. Daneben ist es auch denkbar, das einlassseitige Ven til und/oder das auslassseitige Ventil im Sinne einer aktiven Ansteuerung als elekt romagnetisches Ventil oder dergleichen auszubilden, wobei über eine zusätzliche elektronische Steuereinheit eine Koordination des Öffnens und Schließens beider Ventile im Einklang mit dem Bewegungszyklus des mindestens einen Kolbens zu erfolgen hat.An inlet-side valve and an outlet-side valve are preferably used spring-loaded check valve for use, which corresponds to the ge desired direction of passage is installed. Such a check valve has one particularly simple construction and fulfills its function for controlling the cooling airflow automatically without further control, solely due to the housing internal pressure fluctuations. In addition, it is also conceivable that the Ven til and / or the outlet valve in the sense of active control as elect form a magnetic valve or the like, with an additional electronic control unit coordinating the opening and closing of both Valves in line with the movement cycle of the at least one piston has taken place.
Um eine optimale Kühlwirkung im Bereich des Zylinders als Entstehungsort der ab zuführenden Wärme zu erzielen, kann gemäß einer weiteren, die Erfindung verbes sernden Maßnahme der mindestens eine Zylinder eine Laufbuchse für den zugeord neten Kolben besitzen, welche zumindest teilweise vom internen Kühlluftstrom um strömt ist. Durch eine entsprechend beabstandete Anordnung des einlassseitigen Ventils und des auslassseitigen Ventils voneinander kann ein derartig verlaufender Kühlluftstrom erzeugt werden. Dabei ist es denkbar, den Kühlluftstrom mittels zu sätzlicher, entlang der Laufbuchse verlaufender Kanäle derart umzuleiten, dass eine effektive Kühlwirkung erzielbar ist.To achieve an optimal cooling effect in the area of the cylinder as the place of origin To achieve supplying heat can verbes according to another, the invention Measure the at least one cylinder assigned to a liner Neten pistons, which at least partially from the internal cooling air flow is pouring. By a correspondingly spaced arrangement of the inlet side Valve and the outlet-side valve from each other can run in such a way Cooling air flow are generated. It is conceivable to use the cooling air flow redirect additional channels running along the liner such that a effective cooling effect can be achieved.
Das mindestens eine einlassseitige Ventil und/oder das mindestens eine auslasssei tige Ventil kann beispielsweise im Bereich des Zylinders, vorzugsweise in dessen stirnseitigem Bereich, oder auch am Kurbelgehäuse platziert sein. Die Platzierung hängt von der gewünschten Kühlluftstromführung durch das Kurbelgehäuse sowie den Bereich des Zylinders ab. Um eine gut wirksame Kühlluftstromführung zu er möglichen, sollte eine maximale Beabstandung des einlassseitigen Ventils vom aus lassseitigen Ventil gewählt werden, um einen für alle Zylinder wirksamen und das Kurbelgehäuse durchströmenden Kühlluftstrom zu erzeugen. Es ist auch denkbar, die mit der Verdichtereinheit gekoppelte Antriebseinheit durch geeignete Verbin dungskanäle in die Kühlluftstromführung mit einzubeziehen, um auch eine Kühlung der Antriebseinheit, beispielsweise eines Elektromotors, durch den Kühlluftstrom zu ermöglichen.The at least one inlet-side valve and / or the at least one outlet egg term valve can, for example, in the area of the cylinder, preferably in its frontal area, or placed on the crankcase. The placement depends on the desired cooling air flow through the crankcase as well the area of the cylinder. To ensure effective cooling air flow possible, a maximum distance of the inlet-side valve should be from inlet valve to be selected to ensure an effective for all cylinders and that To generate cooling air flow flowing through the crankcase. It is also conceivable the drive unit coupled to the compressor unit by means of a suitable connection ducts in the cooling air flow to include cooling the drive unit, for example an electric motor, through the cooling air flow enable.
Gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme kann die Kühlluft, welche durch das mindestens eine einlassseitige Ventil in den Innenbereich der Ver dichtereinheit gelangt, direkt von der Ansaugleitung der Verdichtereinheit abgezweigt werden. Durch diese Maßnahme steht eine bereits vorgefilterte Kühlluft zur Verfü gung, so dass keine verschleißverursachenden Schmutzpartikel mit dem Kühlluft strom in das Innere der Verdichtereinheit gelangen können. Neben der Abzweigung der Kühlluft von der Ansaugleitung der Verdichtereinheit aus ist es durchaus auch denkbar, die Kühlluft direkt aus einer möglichst staubfreien Umgebung zu entneh men. Weiterhin ist es auch denkbar, die Kühlluft vor dem Einlass in die Verdichter einheit innerhalb einer vorgeschalteten aktiven Kühleinheit vorzukühlen. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der Kühlung verbessert werden. According to a further measure improving the invention, the cooling air, which through the at least one inlet-side valve in the interior of the Ver reaches the seal unit, branched off directly from the intake line of the compressor unit become. This measure provides a pre-filtered cooling air supply, so that no wear-causing dirt particles with the cooling air can get into the interior of the compressor unit. Next to the junction it is also the cooling air from the intake line of the compressor unit conceivable to extract the cooling air directly from a dust-free environment men. Furthermore, it is also conceivable for the cooling air to enter the compressor pre-cool unit within an upstream active cooling unit. hereby the efficiency of the cooling can be improved.
Vorzugsweise kann die verbrauchte, erwärmte Kühlluft über das auslassseitige Ventil direkt an die Umgebung abgeleitet werden. An dieser Stelle kann zum Zwecke der Geräuschminderung eine dem auslassseitigen Ventil nachgeschaltete Schalldämp fereinheit angebracht werden.The used, heated cooling air can preferably be supplied via the outlet-side valve derived directly to the environment. At this point, for the purpose of Noise reduction a silencer downstream of the outlet valve be attached.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further measures improving the invention are described below with the description of a preferred embodiment of the invention based on of the figures. It shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine zweistufige Verdichtereinheit eines Kol benkompressors mit interner Kühlluftstromführung, und Fig. 1 shows a longitudinal section through a two-stage compressor unit of a Kol benkompressors with internal cooling air flow, and
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Wirkprinzips des erfindungsgemä ßen internen Kühlluftstroms. Fig. 2 is a schematic representation of the principle of action of the inventive internal cooling air flow.
Der Kolbenkompressor gemäß Fig. 1 besteht im Wesentlichen aus einer Verdich tereinheit 1, die mit einer - hier nur schematisch dargestellten - Antriebseinheit 2 in Form eines Elektromotors zur Erzeugung einer Drehbewegung gekoppelt ist. Die von der Arbeitseinheit 2 erzeugte Drehbewegung dient dem Antrieb einer in einem Kur belgehäuse 3 der Verdichtereinheit 1 drehbar gelagerten Kurbelwelle 4. Auf der Kur belwelle 4 sind Pleuel 5a und 5b über dazwischen angeordnete Wälzlager 6a und 6b einander gegenüberliegend gelagert. An jedem, dem Wälzlager 6a und 6b gegenü berliegenden Ende des Pleuels 5a bzw. 5b ist ein Kolben 7a bzw. 7b mit außenradi aler Kolbendichtung 8a bzw. 8b angeordnet. Über die Kolbendichtungen 8a, 8b kor respondiert jeder Kolben 7a, 7b mit einem zugeordneten Zylinder 9a bzw. 9b. Die Zylinder 9a und 9b sind in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Kurbelge häuse 3 ausgeführt und einander entsprechend gegenüberliegend platziert. Die Kur belwelle 4 ist im Kurbelgehäuse 3 über einen abnehmbaren Kurbelgehäusedeckel 10 von außen her zugänglich. The piston compressor according to FIG. 1 consists essentially of a compressor unit 1 , which is coupled to a drive unit 2 in the form of an electric motor, which is only shown schematically here, for generating a rotary movement. The rotary movement generated by the working unit 2 serves to drive a crankcase 4 rotatably mounted in a cure bel housing 3 of the compressor unit 1 . On the cure belwelle 4 , connecting rods 5 a and 5 b are mounted opposite one another via roller bearings 6 a and 6 b. At each, the roller bearing 6 a and 6 b opposite end of the connecting rod 5 a and 5 b, a piston 7 a and 7 b is arranged with an outer radial piston seal 8 a and 8 b. Via the piston seals 8 a, 8 b, each piston 7 a, 7 b responds with an associated cylinder 9 a or 9 b. The cylinders 9 a and 9 b are made in one piece with the crankcase 3 in this embodiment and placed opposite each other accordingly. The cure belwelle 4 is accessible from the outside in the crankcase 3 via a removable crankcase cover 10 .
Der Kolben 7a ist gegenüber dem Kolben 7b großflächiger ausgebildet und ist inso weit Bestandteil einer Niederdruckstufe der Verdichtereinheit 1. Dagegen ist der Kol ben 7b einer Hochdruckstufe der Verdichtereinheit 1 zugeordnet. Zur Erzeugung von Druckluft wird ausgehend von einer - hier nicht weiter dargestellten - Filtereinheit gefilterte Luft aus der Atmosphäre entnommen und aufgrund der Abwärtsbewegung des Kolbens 7a angesaugt. Hierbei gelangt das eingangsseitige federbelastete Rückschlagventil 11 in seine Offenstellung. Bei der darauf folgenden Aufwärtsbewe gung des Kolbens 7a ist das federbelastete Rückschlagventil 11 gesperrt und ein ausgangsseitiges, im stirnseitigen Bereich des Zylinders 9a angeordnetes federbe lastetes Rückschlagventil 12 öffnet. Hierdurch gelangt die in der Niederdruckstufe vorkomprimierte Druckluft durch die Leitung 13 hindurch auf die Seite der gegnüber liegenden Hochdruckstufe. Hier mündet die Leitung 13 in den Zylinder 9b der Hoch druckstufe, wo ein eingangsseitiges Rückschlagventil 14 angeordnet ist, welches dann öffnet, wenn sich der im Gegentakt zum Kolben 7a bewegte Kolben 7b eine Aufwärtsbewegung vollführt. Darauf folgend wird durch eine anschließende Abwärts bewegung des Kolbens 7b die Druckluft weiter verdichtet und gelangt schließlich bei geschlossenem federbelasteten eingangsseitigen Rückschlagventil 14 und einem daneben platzierten geöffneten ausgangssseitigen federbelasteten Rückschlagventil 15 zur weiteren Verwendung aus der Verdichtereinheit 1.The piston 7 a has a larger area than the piston 7 b and is therefore part of a low-pressure stage of the compressor unit 1 . In contrast, the Kol ben 7 b is assigned to a high pressure stage of the compressor unit 1 . To generate compressed air, filtered air is taken from the atmosphere on the basis of a filter unit (not shown here) and is sucked in due to the downward movement of the piston 7 a. Here, the input-side spring-loaded check valve 11 comes into its open position. In the subsequent upward movement of the piston 7 a, the spring-loaded check valve 11 is blocked and an outlet-side, spring-loaded check valve 12 arranged in the end region of the cylinder 9 a opens. As a result, the compressed air pre-compressed in the low pressure stage passes through line 13 to the side of the opposite high pressure stage. Here, the line 13 opens into the cylinder 9 b of the high pressure stage, where an inlet-side check valve 14 is arranged, which opens when the piston 7 b moving in opposition to the piston 7 a performs an upward movement. Subsequently, the compressed air is compressed further by a subsequent downward movement of the piston 7 b and finally reaches the compressor unit 1 for further use when the spring-loaded check valve 14 is closed and the spring-loaded check valve 15 is placed next to it.
Zur Kühlung, d. h. zur Abführung der bei der Kompressionsarbeit anfallenden Wärme, ist im Bereich des Zylinders 9a ein einlassseitiges Ventil 16 vorgesehen, welches ebenfalls nach Art eines federbelasteten Rückschlagventils ausgeführt ist. Das Ventil 1 G ermöglicht aufgrund seiner Einbaulage in Durchlassrichtung das Einströmen von Kühlluft in den Innenbereich der Verdichtereinheit 1. Der Zylinder 9a umfasst eine direkt mit dem Kolben 7a zusammenwirkende Laufbuchse 21, welche durch den Kühlluftstrom umströmt ist. Der Kühlluftstrom gelangt dann durch eine Öffnung 17 am Zylinder 9a hindurch in den inneren Bereich des Kurbelgehäuses 3 und von hier aus durch eine entsprechende Bohrung 18 hindurch in den Bereich des Zylinders 9b, welcher ebenfalls mit einer Laufbuchse 19 versehen ist, die durch den Kühlluftstrom umströmt ist. Im stirnseitigen Bereich des Zylinders 9b der Hochdruckstufe ist ein zweites, auslassseitiges Ventil 20 vorgesehen, welches ebenfalls nach Art eines fe derbelasteten Rückschlagventils ausgebildet ist und in der entgegengesetzten Ein baulage als das eingangsseitige Ventil 16 geschaltet ist. Hierüber wird der ver brauchte, d. h. nunmehr aufgewärmte, Kühlluftstrom an die Atmosphäre abgeführt.For cooling, ie for dissipating the heat generated during the compression work, an inlet-side valve 16 is provided in the area of the cylinder 9 a, which is also designed in the manner of a spring-loaded check valve. Due to its installation position in the forward direction, the valve 1 G enables cooling air to flow into the interior of the compressor unit 1 . The cylinder 9 a comprises a sleeve 21 , which cooperates directly with the piston 7 a and is flowed around by the cooling air flow. The cooling air flow then passes through an opening 17 on the cylinder 9 a into the inner region of the crankcase 3 and from here through a corresponding bore 18 into the region of the cylinder 9 b, which is also provided with a liner 19 which through the Flow of cooling air is flowing. In the end region of the cylinder 9 b of the high-pressure stage, a second, outlet-side valve 20 is provided, which is also designed in the manner of a spring loaded check valve and is connected in the opposite position to the inlet valve 16 . The consumed, ie now warmed, cooling air flow is discharged to the atmosphere.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann durch die beabstandete Anordnung des einlasssei
tigen Ventils 16 gegenüber dem auslassseitigen Ventil 20 eine optimale Führung des
internen Kühlluftstroms, ausgehend vom Bereich des Kolbens 7a über den Bereich
des Kurbelgehäuses bis zum Bereich des zweiten Kolbens 7b erreicht werden. Der
Kühlluftstrom wird durch die unterschiedlichen Durchmesser der Kolben 7a und 7b
bei der gegenläufigen Bewegung erreicht, wodurch sich interne Druckschwankungen
ergeben, welche durch die Schaltung der Ventile 16 und 20 zur Gewinnung des in
ternen Kühlluftstroms genutzt werden. Der für den Kühlluftstrom zur Verfügung ste
hende Volumenstrom ergibt sich überschüssig zu:
As can be seen from FIG. 2, the spaced arrangement of the inlet-side valve 16 with respect to the outlet-side valve 20 enables optimal guidance of the internal cooling air flow, starting from the area of the piston 7 a via the area of the crankcase to the area of the second piston 7 b become. The cooling air flow is achieved by the different diameters of the pistons 7 a and 7 b during the opposite movement, which results in internal pressure fluctuations which are used by the switching of the valves 16 and 20 to obtain the internal cooling air flow. The volume flow available for the cooling air flow is excess:
(rNiederdruck - rHochdruck)2 × Π Hub × Drehzahl(r low pressure - r high pressure ) 2 × Π stroke × speed
Es werden also die nicht für die Kompression genutzten Flächen der Kolben 7a, 7b im Zusammenwirken mit den beabstandet eingebrachten und entgegengesetzt ge schalteten Ventilen 6 und 20 mit Rückschlagventilfunktion zur Innenkühlung der Ver dichtereinheit 1 genutzt.So there are not used for the compression surfaces of the pistons 7 a, 7 b in cooperation with the spaced and oppositely connected valves GE 6 and 20 with check valve function for internal cooling of the United compressor unit 1 used.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch konstruktive Abwandlungen hiervon denkbar, die trotz anderer gestalteter Elemente von der durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Erfindung Gebrauch machen. Insbesondere ist die Erfindung nicht beschränkt auf Verdichtereinheiten in zweistufiger Ausführung. Die Erfindung kann auch bei einstufigen oder mehr als zweistufigen Verdichtereinheiten von Kol benkompressoren entsprechend eingesetzt werden. The invention is not limited to the preferred one described above Embodiment. Rather, they are also constructive modifications of this conceivable, in spite of other elements designed by the following Make use of claims defined invention. In particular, the invention not limited to two-stage compressor units. The invention can also be used for single-stage or more than two-stage compressor units from Kol auxiliary compressors are used accordingly.
11
Verdichtereinheit
compressor unit
22
Antriebseinheit
drive unit
33
Kurbelgehäuse
crankcase
44
Kurbelwelle
crankshaft
55
Pleuel
pleuel
66
Wälzlager
roller bearing
77
Kolben
piston
88th
Kolbendichtung
piston seal
99
Zylinder
cylinder
1010
Kurbelgehäusedeckel
Kurbelgehäusedeckel
1111
Ventil, eingangsseitig
Valve, inlet side
1212
Ventil, ausgangsseitig
Valve, outlet side
1313
Leitung
management
1414
Ventil, eingangsseitig
Valve, inlet side
1515
Ventil, ausgangsseitig
Valve, outlet side
1616
Ventil, einlassseitig
Valve, inlet side
1717
Bohrung
drilling
1818
Bohrung
drilling
1919
Laufbuchse
liner
2020
Ventil, auslassseitig
Valve, outlet side
2121
Laufbuchse
liner
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8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |